RAPPORTO FINALE CNR-BAS

4. Aims of the project The aim of the project is to introduce innovative testing procedures based on Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), which ensure early detection of different degradation phenomena taking place at cell and stack level. In particular the study was concentrated on: 1)interconnect-sealing interface: the objective is to measure samples from a fuel cell used for 4000 hours, analysing the evolution of the parameters and then quantifying the degradation. At the same time, a new design will be developed for laboratory samples which, reproducing the local operating conditions of various parts of a stack, will reproduce the aging of the materials involved without having to test them in an operating stack. The comparison of the results from the stack with those from simulations carried out at the laboratory level will allow to understand part of the degradation phenomena that occur at the interconnect-sealing interface and will highlight the possibility of testing the sealants externally to a stack avoiding assembly problems and guaranteeing greater reproducibility of the system 2)cathode: performance and stability of pure BSCF, LSCF, LSM impregnated BSCF and LSCF-BSCF composite (three different compositions, the 50-50% vol one, BL50, one richer in LSCF, BL30, and the other richer in BSCF, BL70) cathodes will be examined. The investigation will be carried out through X-ray diffraction (XRD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS): measurements at different temperatures and cathodic overpotentials will be performed to study the kinetic mechanism, while ageing tests will be carried out to compare stability over time. Impedance spectra will be thoroughly analyzed by the Distribution of Relaxation Time (DRT) approach and compared to the standard equivalent circuits method to better understand each contribution to the total EIS response.

4. Obiettivi del progetto Lo scopo del progetto è introdurre nuove procedure di testing basate sulla Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica (EIS), che assicurino la rivelazione tempestiva dei fenomeni di degrado che avvengono in parti diverse della cella e dello stack. In particolare lo studio è rivolto ai fenomeni che avvengono: 1)All'interfaccia interconnettore-sigillante: l'obiettivo è misurare dei campioni provenienti da una pila a combustibile utilizzata per 4000 ore analizzando l'evoluzione dei parametri e quindi quantificare il degrado. Parallelamente si svilupperà un nuovo design per i campioni da laboratorio i quali, riproducendo le locali condizioni di esercizio di varie parti di una pila, permetteranno di simulare l'invecchiamento dei materiali coinvolti senza la necessità di doverli testare in una pila funzionante. Il confronto dei risultati della pila con quelli da simulazioni effettuate a livello di laboratorio permetterà di comprendere parte dei fenomeni di degrado che intercorrono all'interfaccia interconnettore-sigillante ed evidenzierà la possibilità di testare i sigillanti esternamente a una pila evitando le problematiche di assemblaggio e garantendo una maggior riproducibilità del sistema. 2)Al catodo: saranno esaminate le prestazioni e la stabilità del catodo costituito di BSCF puro, LSCF puro, del composito LSCF-BSCF (tre diverse composizioni: il 50-50% vol.BL50, uno più ricco in LSCF, BL30, e l'altro più ricco in BSCF, BL70) BSCF impregnato LSM. L'indagine sarà condotta mediante diffrazione a raggi X (XRD) e spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS): verranno eseguite misurazioni a diverse temperature e sovrapotenziali catodici per studiare il meccanismo cinetico, mentre saranno effettuati test di invecchiamento per confrontare la stabilità nel tempo. Gli spettri di impedenza verranno accuratamente analizzati mediante l'approccio "Distribuzione dei Tempi di Rilassamento (DRT)" e i risultati confrontati con il metodo dei circuiti equivalenti standard per comprendere meglio ogni contributo alla risposta EIS totale.